JP4641222B2 - 無段変速機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機制御装置に関し、特に、走行モードの切り替えによる変速特性の大きい変化に伴って発生する変速ショックを緩和するのに好適な無段変速機制御装置に関する。

内燃機関（以下、「エンジン」という）に連結されたベルト式無段変速機に対し、駆動プーリの可動側をモータによってエンジンの出力軸方向に摺動させてプーリレシオを制御する制御装置が知られている（特開平６−１２３３５１号公報）。この制御装置では、スロットル開度と車速とに基づいてマップ検索して目標レシオを決定し、この目標レシオが得られるようにモータを駆動する。さらに、目標レシオと実際のプーリレシオとの差によって、この差が大きいほどモータのデューティ比を大きくし、かつアクセルのオン・オフ状態に応じてデューティを制御している。この制御により、運転状況に応じた変速要求に合わせた滑らかな変速機の動作が期待される。
特開平６−１２３３５１号公報

無段変速機を搭載した車両において、車両の走行モードを複数設定し、この走行モード毎に変速特性を切り替える制御方法を採用することが検討されている。このような車両において、走行モードの切り替えに連動して変速特性を切り替えた場合、目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数とが大きく異なっていると、この回転数差を解消するために変速比が急激に変更されると、変速ショックが発生して乗り心地を損なうおそれがあるし、変速機の耐久性にも影響を与えかねない。

特許文献１に記載された制御装置のように目標値と実際値との差によってデューティを制御することにより、上記課題を改善することが考えられる。しかし、走行モードの切り替え時の変速特性切り替えショックはプーリレシオの差に基づくモータのデューティ調整のみでは十分に改善できず、さらなる検討が望まれていた。

本発明の目的は、車両の走行モード毎に変速特性を切り替えることができる無段変速機において、変速特性切り替え時のショックを低減することができる無段変速機制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、複数の走行モードを選択可能な無段変速機の制御装置において、前記無段変速機の変速比変更用アクチュエータと、スロットル開度と車速との関数として目標エンジン回転数を出力する目標値出力手段と、 走行モードを選択するためのモードスイッチと、前記目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との差に基づいて前記アクチュエータの駆動方向および駆動速度を決定する変速特性決定手段と、前記モードスイッチによって走行モードが切り替えられたときに、切り替え前の走行モードと切り替え後の走行モードにおける目標エンジン回転数の差が、車速に応じて予め設定されている判定値以上であるか否かを判別する手段とを具備し、前記変速特性決定手段が、走行モードの選択に伴って、現在の目標エンジン回転数が前記判定値を超えて変化することになると判断した場合に、現在の目標エンジン回転数を段階的に更新して走行モード切り替え後の値に移行させる変速特性移行手段を含んでいる点に第１の特徴がある。

また、本発明は、走行モードと車速との関数として設定されたスロットル開度判定値を決定する手段を具備し、前記変速特性移行手段が、現在のスロットル開度が前記スロットル開度判定値より大きい場合は走行モードに応じて前記目標エンジン回転数を更新する一方、現在のスロットル開度が前記スロットル開度判定値より小さい場合は走行モードと車速に応じて前記目標エンジン回転数を更新するように構成された点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記走行モードの切り替えによって前記目標エンジン回転数が高くなる場合と低くなる場合とで、前記目標エンジン回転数の更新速度を異ならせた点に第３の特徴がる。

さらに、本発明は、前記走行モードの切り替え時のエンジン回転数に応じて、該エンジン回転数が高いほど前記目標エンジン回転数の更新速度を小さくする点に第４の特徴がある。

上記特徴を有する本発明によれば、走行モードの切り替えに追従してエンジン回転数を大きく変化させる変速特性の変化が要求された場合、要求されるエンジン回転数の変化がその時点の車速を考慮した判定値より大きくなるときにはエンジン回転数を徐々に変化させることができるように、目標エンジン回転数を段階的に変化させることができる。目標エンジン回転数を徐々に変化させることによって、アクチュエータの動きが小刻みになり、この動作によって変速ショックを低減して運転者に違和感を生じさせないことができるし、耐久性の向上を図ることもできる。

特に、第２の特徴を有する発明によれば、現在のスロットル開度が走行モードと車速とに見合った判定値より大きい場合、つまり加速中と判断された場合は、車速にかかわらず走行モードに応じて設定された変化量に従って変速特性が変化される。一方、現在のスロットル開度が判定値より小さい場合、つまり減速中と判断された場合は、走行モードに加えて車速も考慮して設定された変化量に従って変速特性が変化される。減速中は車速に応じて変速ショックが変わりやすいからであり、車速に応じた細かな切り替えが可能になる。

第３の特徴を有する発明によれば、エンジン回転数を上げる場合と下げる場合とで切り替え速度を変えることができる。エンジン回転数を上げる場合と下げる場合の変速ショックが異なるからである。

第４の特徴を有する発明によれば、現在のエンジン回転数が高いほど変速ショックが大きいので、エンジン回転数が高いほど目標エンジン回転数への移行時間を長くして変速ショックを緩和しやすくすることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は本発明の一実施形態に係る無段変速機制御装置のシステム構成図である。無段変速機１は、例えば、不整地走行車両（ＡＴＶ）の駆動源としてのエンジン（図示しない）のクランク軸つまり出力軸２に連結される。駆動プーリ３は固定プーリ片３１と出力軸２に対してその軸方向に摺動自在に設けられる可動プーリ片３２とからなる。可動プーリ片３２のハブの外周にはベアリング４を介してスライダ５が支持される。スライダ５の外周には歯車５１が形成され、この歯車５１は、４個の歯車６１，６２，６３，６４からなる減速機６の最終段歯車６４と噛み合い、減速機６の第１段目歯車６１は、モータ７の出力歯車７１と噛み合う。スライダ５の内周に形成された雌ねじはケース８に固定された筒体９の外周に形成された雄ねじと螺合している。

モータ７の回転によりスライダ５が回動せられると、スライダ５の雌ねじは筒体９の雄ねじの周りに回動し、ねじの軸方向への送り作用により出力軸２の軸方向にスライダ５が移動される。このスライダ５の移動により、駆動プーリ３の固定プーリ片３１と可動プーリ片３２との間隔が変化する。

無段変速機１の受動プーリ１０は受動軸１１に支持される。受動プーリ１０は可動プーリ片１０１と固定プーリ片１０２とからなり、いずれも受動軸１１に対して回動自在である。さらに可動プーリ片１０１は受動軸１１に対して軸方向に摺動自在でもあり、コイルばね１０３によって固定プーリ片１０２寄りに付勢されている。受動軸１１には、遠心クラッチ１２が設けられ、このクラッチ１２を介して可動プーリ片１０１は受動軸１１に結合される。受動軸１１は歯車１３を含む減速機を介してＡＴＶの駆動軸に結合される。駆動プーリ３および受動プーリ１０には、Ｖベルト１４が掛けられる。

駆動プーリ３の可動プーリ片３２のリセット位置を検出する位置センサ１５が可動プーリ片３２の外周に近接して設けられる。また、受動プーリ１１の回転数を検出する受動プーリ回転数センサ１６が受動プーリ１０と共に回転する磁性体（図示しない）に対向して配置される。

無段変速機１の制御装置として、モータ７を駆動する変速機制御ＥＣＵ１７が設けられる。変速機制御ＥＣＵ１７はマイクロコンピュータを含み、バッテリ１８から電源の供給を受ける。

車両には、走行モードを選択するためのモードスイッチ１９が設けられる。走行モードに応じて、変速特性がマニュアルモードおよび複数のオートモードから選択される。チェンジスイッチ２０は変速段を上げる方向または下げる方向に切り替えるチェンジ信号ＣＨを出力する。チェンジスイッチ２０はマニュアルモードで有効となり、チェンジ信号ＣＨに従って変速段が選択される。マニュアルモードでは、変速段毎に所定のプーリレシオを設定するようにモータ７が駆動される。プーリレシオは駆動プーリ３の回転数Ｎ０に対する受動プーリ１０の回転数Ｎ１（Ｎ１／Ｎ０）とする。スロットルセンサ２１は、図示しないエンジンのスロットル弁開度を検出して開度情報ＴＨを出力する。エンジン回転数センサ２２はエンジンの出力軸に連結される図示しない発電機（ＡＣＧ）の回転子に設けられるリラクタを検出してＡＣＧの回転数つまりエンジン回転数Ｎｅを出力する。

走行モードについて述べる。走行モードは複数設定されており、走行モード毎に別個の変速特性が対応する。本実施形態では、マニュアルモード、並びに二つのオートモードとしてスポーツ走行モードと低燃費走行モードを設定している。

マニュアルモードでは複数の変速比が設定されている。そして、この複数の変速比のいずれかをチェンジスイッチ１８で指示し、変速比をこれに固定して走行できるように設定されている。

スポーツ走行モードではマニュアルモードより高めのエンジン回転数で力強い走りが可能にしており、低燃費走行モードではスポーツ走行モードとは逆にマニュアルモードより低いエンジン回転数での走りを実現するように設定している。図１０および図１１に低燃費走行モードおよびスポーツ走行モードの変速特性の一例をそれぞれ示す。

図１は、変速機制御装置（ＥＣＵ１７）の要部機能を示すブロック図である。目標エンジン回転数算出部２３は、スロットル開度ＴＨと車速Ｖとに基づいて目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを算出する。例えば、スロットル開度ＴＨと車速Ｖとの関数値として目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを出力するマップで構成できる。このマップは走行モード毎に設けられる。車速Ｖは受動プーリ回転数センサ１６で検出される受動プーリ１０の回転数で代表させることができる。

モータ制御値決定部２４は変速特性決定手段であり、目標エンジン回転数算出部２３で算出された目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔとエンジン回転数センサ２２で得られる実エンジン回転数Ｎｅとの差に基づいて、モータ７の回転方向およびモータ７のデューティつまりモータ回転速度を決定する。

目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが実エンジン回転数Ｎｅより高ければ、プーリレシオを大きくするために固定プーリ３１と可動プーリ３２との間隔を大きくする方向にモータ７を駆動する。また、目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔと実エンジン回転数Ｎｅとの差が車速に応じた判定値より大きい場合はプーリレシオの変更に要する時間を延長するために目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを徐々に変更する。詳細はさらに後述する。モータ７はモータ制御値決定部２４から出力された制御値つまりモータ７の回転方向およびデューティで、目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔに従って駆動され、プーリレシオが変更される。

従来の装置では、走行モードが切り替えられると、目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが急激に変化してしまうために変速ショックが大きくなる。これに対して、本実施形態では、走行モードが切り替えられたときに目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが徐々に変化するようにしているので変速ショックが低減される。

図３は、目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを徐々に変化させる対策を講じないときの目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの切り替わりの態様を示す図である。ラインＡは走行モード切り替え前の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの特性であり、ラインＢは走行モード切り替え後の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの特性である。

図４は、変速ショックの低減策を講じた例を示す図である。図示のように、走行モード切り替え時に、直ちに目標エンジン回転数ＮｅｔｇｔをラインＢに切り替えず、移行期間をかけてラインＡからラインＢへ徐々に目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを更新させていく。これにより変速ショックを低減することができる。移行期間は走行モードと走行モード切り替え時点の走行モードや車速によって異ならせる（図７参照）。

図５は、目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを徐々に変化させる特性移行処理のフローチャートである。ステップＳ１では、モードスイッチ１９が操作されたか、つまり走行モードの切り替えが行われたか否かが判定される。走行モードの切り替えが行われたならば、ステップＳ２に進んで、切り替え前の走行モード（現モード）と切り替え後の走行モード（移行先モード）における目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの差ΔＮｅｔｇｔがしきい値（判定値）以上であるか否かが判別される。判定値は車速Ｖに応じて設定されているマップから読み出す。図６に車速と判定値との関係を示すマップの一例を示す。

目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの差ΔＮｅｔｇｔが判定値より大きい場合はステップＳ３に進んで移行モードフラグがオンかオフかを判別する。移行モードフラグの初期値はオフである。したがって、最初の判別はオフであり、ステップＳ４に進んで移行モードフラグをオンにする。ステップＳ５では、移行期間中の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔとして、現在の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔに単位時間あたりの変化量を加算した値をセットする。

ステップＳ３で移行モードフラグがオンと判別された場合はステップＳ６に進んで、移行期間中の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔとして、前回の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔに単位時間あたりの変化量を加算した値をセットする。ステップＳ７では、ステップＳ５またはＳ６で計算された移行期間中の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを使って図２の機能に従った変速機制御を行う。

なお、ステップＳ１またはステップＳ２の判定が否定であれば、ステップＳ８に進んで移行モードフラグをオフにする。ステップＳ９では、移行期間中のものではない、通常の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔ（例えば、前記線Ｂ）に従って変速機制御を行う。

なお、ステップＳ５，Ｓ６では、エンジン回転数変化量を加算したが、移行先の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの方が低い場合は、この加算に代えて減算を行う。

図７は、前記単位時間あたりの目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの変化量の計算例を示すフローチャートである。この変化量によって移行期間が決定される。この計算例では、スロットル開度ＴＨの大小により、走行モードと車速Ｖとによって、または単に走行モードによって目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの変化量を決定する。

図７において、ステップＳ１１では、スロットル開度ＴＨの比較値ＴＨｖを計算する。比較値ＴＨｖは走行モードと車速Ｖに基づいて計算される。例えば、車速Ｖとの関係でスロットル比較値ＴＨｖを設定したマップを走行モード毎に設けておき、このマップを検索して比較値ＴＨｖを求めることができる。

ステップＳ１２では、現在のスロットル開度ＴＨを比較値ＴＨｖと比較する。スロットル開度ＴＨの方が小さいときはステップＳ１３に進んで、走行モードと車速Ｖに応じた単位時間あたりの目標エンジン回転数変化量ΔＮｅｔｇｔを算出する。例えば、車速Ｖとの関係で、単位時間あたりの目標エンジン回転数変化量ΔＮｅｔｇｔを設定したマップを走行モード毎に設けておき、このマップを検索して単位時間あたりの目標エンジン回転数変化量ΔＮｅｔｇｔを求めることができる。

ステップＳ１２が否定の場合、つまりスロットル開度ＴＨの方が比較値ＴＨｖより大きい場合はステップＳ１４に進み、走行モードに応じて予め設定した単位時間あたりの目標エンジン回転数変化量ΔＮｅｔｇｔを読み出す。

図８はステップＳ１１で使用する車速に応じたスロットル比較値ＴＨｖを設定したマップの例を示す図である。マップは走行モード毎に設定される。

図９は、車速に応じた単位時間あたりの目標エンジン回転数変化量ΔＮｅｔｇｔを設定したマップの例を示す図である。このマップは走行モード毎に設定され、加算用および減算用にそれぞれ設けるのが望ましい。なお、加算用および減算用にそれぞれ異なるマップを使用することにより、移行期間の長さが異なる。例えば、加算用は減算用に比べて、車速に対応した単位時間あたりの目標エンジン回転数変化量ΔＮｅｔｇｔを短くする。

また、走行モード切り替え時のエンジン回転数Ｎｅに応じて、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、移行時間が長くなるように、つまり単位時間あたりの目標エンジン回転数ΔＮｅｔｇｔを小さくするようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る無段変速機制御装置の要部機能を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速機制御装置のシステム構成図である。 目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの切り替わりの態様を示す図である。 目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの切り替わりの態様を示す図である。 無段変速機の特性移行処理に係るフローチャートである。 目標エンジン回転数の差の判定値のマップの一例を示す図である。 単位時間あたりの目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの変化量の計算例を示すフローチャートである。 車速に応じたスロットル比較値ＴＨｖのマップの例を示す図である。 車速に応じた単位時間あたりの目標エンジン回転数変化量ΔＮｅｔｇｔのマップの例を示す図である。 低燃費走行モードにおける変速特性の一例を示す図である。 スポーツ走行モードにおける変速特性の一例を示す図である。

符号の説明

１…無段変速機、 ２…出力軸、 ３…駆動プーリ、 １０…受動プーリ、 １４…Ｖベルト、 １６…受動プーリ回転数センサ、 １７…変速機制御ＥＣＵ、 １９…モードスイッチ、 ２１…スロットルセンサ、 ２２…エンジン回転数センサ、 ２３…目標エンジン回転数算出部、 ２４…モータ制御値決定部

Claims (4)

1. スロットル開度（ＴＨ）を検出する手段（２１）と、無段変速機を搭載した車両の速度（Ｖ）を検出する手段（１６）と、無段変速機に出力軸（２）が連結されるエンジンの回転数（Ｎｅ）を検出する手段（２２）と、走行モードを選択するためのモードスイッチ（１９）とを有する無段変速機の制御装置において、
   前記無段変速機の変速比変更用アクチュエータ（７）と、
   スロットル開度（ＴＨ）と車速（Ｖ）との関数として目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を出力する目標値出力手段（２３）と、
   前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）と実際のエンジン回転数（Ｎｅ）との差に基づいて前記アクチュエータ（７）の駆動方向および駆動速度を決定する変速特性決定手段（２４）と、
   前記モードスイッチ（１９）によって走行モードが切り替えられたときに、切り替え前の走行モードと切り替え後の走行モードにおける目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）の差（ΔＮｅｔｇｔ）が、車速に応じて予め設定されている判定値以上であるか否かを判別する手段とを具備し、
   前記変速特性決定手段（２４）が、走行モードの選択に伴って、現在の目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）が前記判定値を超えて変化することになると判断した場合に、現在の目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を段階的に更新して走行モード切り替え後の値に移行させる変速特性移行手段を含んでいることを特徴とする無段変速機制御装置。
2. 走行モードと車速（Ｖ）との関数として設定されたスロットル開度判定値（ＴＨｖ）を決定する手段とを具備し、
   前記変速特性移行手段（２４）が、現在のスロットル開度（ＴＨ）が前記スロットル開度判定値（ＴＨｖ）より大きい場合は走行モードに応じて前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を更新する一方、
   現在のスロットル開度（ＴＨ）が前記スロットル開度判定値（ＴＨｖ）より小さい場合は走行モードと車速（Ｖ）に応じて前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を更新するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の無段変速機制御装置。
3. 前記走行モードの切り替えによって前記目標エンジン回転数が高くなる場合と低くなる場合とで、前記目標エンジン回転数の更新速度を異ならせたことを特徴とする請求項１記載の無段変速機制御装置。
4. 前記走行モードの切り替え時のエンジン回転数に応じて、該エンジン回転数が高いほど前記目標エンジン回転数の更新速度を小さくすることを特徴とする請求項１記載の無段変速機制御装置。

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